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中国矿业
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月刊

1004-4051

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010-68332570

100044

北京市西直门北大街45号时代之光名苑2号楼901

中国矿业/Journal China Mining Magazine北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为专业技术性期刊。宣传党和国家有关矿业开发的法规及法律，反映我国矿产勘察与矿业生产建设的科研成果。读者对象矿产勘查与矿山建设方面的专家和工程技术人员、各级领导和管理干部。
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    冀东地区尾矿资源调查及综合利用建议

    刘冠男暴环宇张长青李德先...
    111-119页
    查看更多>>摘要：河北省是我国矿产资源大省,尤其是冀东地区的矿产资源开发导致大量尾矿堆存,亟需开展尾矿资源调查和综合利用,实现尾矿的资源化、减量化和无害化.本文调查了冀东地区尾矿和废石的堆存情况,分析了冀东地区典型铁尾矿和金尾矿物理化学性质,提出了综合利用建议.研究结果表明,冀东地区尾矿和废石堆存量分别为33 831万m3 和108 637万 m3;尾矿以铁尾矿、金尾矿为主,堆存量分别为33 079万m3 和752万m3.冀东地区典型铁尾矿中,除水厂铁矿尾泥、司家营铁矿(2#尾矿库)尾矿和清河沿铁矿尾矿外,其他铁尾矿粒径较大,砂粒(2.00～0.05 mm)占比>89%.冀东地区铁尾矿属于高硅低铝型尾矿,除了清河沿铁矿尾矿和黄槐玉铁矿尾矿外,其他铁尾矿SiO2 占比>70%.铁尾矿中矿物以石英为主(>43%),其次为黑云母、微斜长石、斜长石、角闪石、白云石和透辉石等.对于冀东地区金尾矿,三家金矿和金厂峪金矿以砂粒为主,均超过 90%,其他金尾矿粒径相对较细.冀东地区金尾矿为长英岩型尾矿,SiO2 含量明显较铁尾矿低(57.69%～68.65%),而Al2O3 含量明显较铁尾矿高(9.32%～16.09%).金尾矿中主要矿物为石英、斜长石、黑云母、绢云母等,其中,斜长石占比明显较铁尾矿高.根据冀东地区铁尾矿性质,建议将大粒径铁尾矿作为建筑砂,细粒尾矿作为建材原料实现综合利用,剩余尾矿可进行土地复垦.对于金尾矿,建议首先进行井下填充,其次作为建材原料实现综合利用.该研究对冀东地区尾矿资源综合利用具有一定的指导意义.

    铁尾矿金尾矿综合利用冀东地区矿物组分

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    江西省兴国县矿山生态修复对生态系统服务影响研究

    程子捷陈志纪超黄伟平...
    120-128页
    查看更多>>摘要：本文以兴国县和兴国县矿山生态修复区为研究对象,基于GIS空间分析技术,建立生态系统服务物质量评估模型,评估兴国县和兴国县矿山生态修复区 2019年和 2021年生态系统服务物质量,探讨矿山修复区修复前后土地利用类型变化对生态系统服务的影响.研究结果显示:兴国县 2021年五项生态系统服务较 2019年有所下降;从空间分布上看,粮食生产服务分布广泛,高低值分布较为零散,水源涵养服务高值集中于兴国县北部和东北部,土壤保持服务高值较少,分布于兴国县中南部,固碳服务与释氧服务高值则集中于兴国县中部;兴国县矿山生态修复区修复后采矿用地转为耕地与林地,区域内粮食生产量增加了 6.17 t,固碳量增加了 246 992.43 t·C,释氧量增加了 187 892.85 t·O2,土壤保持量增加了 5.79 t,水源涵养量减少了 3.913×107 m3.研究表明矿山生态修复区的生态修复工程很大程度上导致了土地利用现状发生变化,从而影响区域内的生态环境.耕地、林地对区域生态系统服务贡献显著.

    矿区生态修复生态系统服务土地利用变化固碳

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    基于机器视觉的岩块自动化识别检测方法

    薛山段岳飞胡天亮马嵩华...
    129-136页
    查看更多>>摘要：在隧道施工过程中,岩体参数的获取是实现隧道掘进机参数调整和智能决策的前提,因此,要对掘进过程中获得的岩块进行采样和检测,而岩块识别和检测目前主要由人工完成.本文针对岩块的自动化识别和检测问题,提出了一种基于机器视觉的岩块自动化识别检测方法,通过融合岩块区域检测和语义分割算法能够快速准确获取岩块的形心坐标和过形心最小直径.首先,使用YOLOv3网络对岩块进行识别,实现岩块的区域检测.其次,针对每个区域的岩块采用FCN-DenseNet网络进行语义分割和图像处理,并对全卷积神经网络进行改进,减少了语义分割模型的参数量,提高了语义分割效率,提升了岩块轮廓获取的精度和速度.最后,根据获得的岩块轮廓点,计算其形心坐标及过形心的最小直径,为机械臂抓取和岩块点荷载强度的计算提供支持.搭建实验平台,完成机械臂手眼标定和深度相机坐标下岩块图像与岩块点云对齐,获取岩块形心坐标在机械臂坐标下的位置.实验结果表明,本文所提算法能够快速准确地获取岩块的形位参数,对 10次实验中的 102块岩块识别检测成功率为91.18%,在所有完成识别检测岩块中的吸取成功率为 92.47%,可以应用于岩体的自动化检测,提高岩体检测的效率和智能化水平.

    岩块识别区域检测语义分割岩块定位点云对齐

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    基于MT-CNN的矿井带式输送机输煤量检测技术

    张克亮
    137-142页
    查看更多>>摘要：为实现矿井带式输送机输煤量检测的信息化、智能化,提出基于MT-CNN的矿井带式输送机输煤量检测技术.为了全面提升输煤量检测技术,从而提高矿井效益,选取了多任务卷积神经网络(MT-CNN)对检测目标进行多核心识别检测,优化了图像直线信息和边缘信息的提取效率,构建了良好的网络层次结构,优化了信息连接通道,从而全面提高图像识别分析和数据检测处理的效果.通过MT-CNN技术对输煤量的轮廓形态和荷载状态进行分析运算,经过图像样本数据训练获取矿井带式输送机输煤量的相关数据.研究结果表明,该技术能够有效提高输煤量图像识别的真实性,而检测时间缩短 49%,计算结果准确率提高到98%,有效提高了输煤量检测的效率和准确度,具有较好的应用性能和良好的使用效果.加强矿井带式输送机的输煤量检测,可以为后续研究提供依据,很大程度上推动了相关技术发展,实现矿井信息化、智能化、现代化发展.

    MT-CNN卷积神经网络带式输送机激光测距输煤量检测

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    GIS技术在矿山应急管理中的应用现状

    李烨
    143-147页
    查看更多>>摘要：矿山作业面临的安全风险源多且复杂,应急管理尤为重要.地理信息系统(GIS)作为有效的空间数据管理与分析工具,可在矿山应急管理中发挥有效作用.本文综述了GIS技术在矿山灾害应急管理中的应用进展,从应急准备、应急响应与应急恢复三个阶段,分析了GIS技术的应用场景.研究结果表明,GIS技术能够集成矿山多源数据,通过空间分析为风险监测评估与预警提供科学依据;可发挥其资源统筹优势,辅助人员与设备定位,实现救援车辆和人员的实时监控,优化救援路径,提高救援效率.伴随着当前人工智能的发展与智慧矿山的建设,GIS技术在矿山灾害应急救援中的应用将更加广泛和深入.GIS数据治理将是制约应用的关键要素,矿山企业应提前布局.

    GIS矿山安全风险应急管理

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    不同运动参数对截齿截割含夹矸煤岩性能影响模拟研究

    任春平张训洪赵中旭
    148-157页
    查看更多>>摘要：我国薄煤层资源储量丰富,但其煤层赋含夹矸,截齿截割含夹矸煤岩时载荷波动比较剧烈,夹矸的存在使煤矿开采难度增大,也很大程度上影响着截齿的截割性能.为研究截齿截割含夹矸煤岩的截割性能,利用Pro/E构建截齿三维模型,运用有限元软件ABAQUS确定含夹矸模拟煤岩,建立截齿截割含夹矸煤岩的有限元模型,采用单因素研究方法,研究不同牵引速度、滚筒转速对截齿截割力均值、截割力峰值均值、单位时间落煤质量、载荷波动系数和比能耗的影响规律,分析煤层破碎的动态过程,研究不同运动参数下截齿截割性能.研究结果表明:随着牵引速度的增大,截齿截割力均值、截割力峰值均值和单位时间落煤质量呈增大趋势,比能耗呈减小趋势,载荷波动系数基本不变;随滚筒转速的增加,截齿截割力均值、截割力峰值均值和单位时间落煤质量呈减小趋势,比能耗呈增大趋势,载荷波动系数基本不变.该研究为提高复杂条件下采煤机截割破碎性能和研制截割复杂煤层的强力滚筒奠定了基础.

    截齿夹矸煤岩牵引速度滚筒转速截割性能

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    低瓦斯自燃采空区注氮工艺优化研究

    李尚国
    158-166页
    查看更多>>摘要：为了分析注氮口埋深和注氮流量对采空区氧化带范围的影响,优化低瓦斯自燃煤层采空区注氮防灭火工艺,采用数值模拟和现场实测相结合的方法,分别模拟了未注氮,注氮流量为设计量且注氮口埋深为 15 m、30 m、45 m、60 m和 75 m,注氮口埋深为 45 m且注氮流量为 0.50倍、0.75倍、1.00倍、1.25倍、1.50倍和 1.75倍设计量时采空区氧化带范围;现场实测了注氮口埋深为 45 m且注氮流量为设计量时采空区氧化带范围.研究结果表明:随着注氮口埋深增加氧化带面积逐渐减小,注氮口埋深分别为 15 m、30 m、45 m、60 m和 75 m时,氧化带面积为未注氮时的 100.8%、96.1%、90.5%、95.0%和 79.1%;随着注氮流量增加,氧化带面积逐渐减小,注氮流量为 0.50倍、0.75倍、1.00倍、1.25倍、1.50倍和 1.75倍设计量时,氧化带面积为未注氮时的 95.8%、93.4%、90.5%、87.1%、83.3%和 79.2%;增加 50%的注氮流量,氧化带面积减小 7.9%,减少 50%的注氮流量,氧化带面积增加 5.9%.现场实测结果与数值模拟结果基本一致.对于 9202工作面,合理的注氮口埋深为 30～60 m,最佳注氮口埋深为 45 m,注氮流量为设计量的1.00～1.50倍比较合适,最优注氮流量为设计量的1.25倍.

    低瓦斯自燃注氮口注氮流量模拟实测

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    小断层附近煤与瓦斯突出危险性预测

    关金锋成春莲许国胜王建华...
    167-173页
    查看更多>>摘要：煤与瓦斯突出危险性预测关系到瓦斯治理措施的有效实施.为提高煤层隐伏小断层附近瓦斯治理的效果,结合煤与瓦斯突出的主要影响因素,提出了小断层附近煤与瓦斯突出危险的动态分析方法,包括瓦斯地质条件勘查、瓦斯地质数值建模、采动应力场演化及煤与瓦斯突出预测等流程.以古汉山煤矿 14171采煤工作面为例说明该方法实施过程,在瓦斯地质条件精细勘查基础上构建数值模型,开展了工作面开采前,以及开采过程中的采动应力场数值模拟分析,发现煤层在开采前应力集中区出现在断层端部偏一侧部位、在开采过程中沿断层走向一侧范围出现应力集中,预测在小断层端部偏一侧 15 m范围内有煤与瓦斯突出危险,开采距断层小于 21 m范围内煤层存在煤与瓦斯突出危险,煤与瓦斯突出危险带的分布范围为区域防突措施评判和工作面预测提供了理论指导.现场实施的检验钻孔表明,瓦斯解吸指标Δh2 和钻孔瓦斯涌出初速度指标q在开采距小断层8～20 m范围内出现异常增大现象,该范围煤与瓦斯突出危险性大,与煤与瓦斯突出动态分析的结果基本吻合,佐证了该方法的有效性.研究成果为复杂构造带煤与瓦斯突出预测开辟了新思路,为相似地质条件下矿井开展瓦斯治理工作提供了技术借鉴.

    煤层小断层煤与瓦斯突出瓦斯地质模型应力集中预测方法

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    近距离冲击地压煤层开采遗留煤柱与断层复合影响下冲击危险性研究

    冯美华赵森闫耀东郝电伟...
    174-182页
    查看更多>>摘要：我国主要冲击地压矿井往往同时赋存多层可采煤层,多煤层协同安全开采是事关我国能源安全的重要课题.近距离冲击地压煤层开采时,上部煤层留设的煤柱承载了较高的上覆岩层载荷,给下部煤层开采带来了较大的风险.当遗留煤柱下发育断层时,该遗留煤柱导致的应力集中区与断层围岩附近的应力异常区产生的复合作用对工作面开采产生巨大影响.本文以陕西彬长大佛寺煤矿 40201工作面为研究对象,理论分析了上煤层遗留煤柱和断层复合作用对下部冲击地压煤层开采时冲击危险性的影响,采用地震波层析成像技术和微震监测技术,分别探明了遗留煤柱和断层复合作用下工作面围岩静载荷、动载荷分布规律.研究结果表明:煤层中的断层破碎带在上覆遗留煤柱作用下产生的静载荷集中区域会向断层两盘远处转移,使得断层更易发生滑移失稳;在遗留煤柱和断层的复合作用下,工作面"见方"区域来压早于理论预测结果,且来压强度增大;工作面动载显现以遗留煤柱下区域为主,遗留煤柱的存在增大了工作面超前支承压力的影响范围.本文研究可对类似条件下的冲击地压煤层开采提供一些借鉴.

    近距离煤层冲击地压遗留煤柱断层地震波层析成像微震监测

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    柠条塔煤矿采煤围岩渗透性变化规律及工作面涌水量预测

    高利军王海韩强
    183-193页
    查看更多>>摘要：煤矿开采围岩渗透性变化对工作面涌水量预测精度具有重要作用.本文以柠条塔煤矿顶板砂岩为研究对象,采用FLAC3D软件流固耦合模块模拟分析了围岩的水平渗透系数和垂直渗透系数变化规律,以此为基础,采用地下水模拟系统预测分析了S12003工作面的涌水量.研究结果表明:当工作面推进距离为 100 m、200 m、300 m和 400 m时,水平渗透系数最大分别增大约 10倍、500倍、10 000倍和 1 000 000倍,垂直渗透系数最大分别增大约 5倍、50倍、100倍和 10 000倍.对于不同的部位,其水平渗透系数和垂直渗透系数变化规律不一致.随着工作面推进距离的增加,孔隙水压力降至 0 MPa的范围及覆岩上部发生塑性破坏的范围均呈现逐步增大的趋势.以此为基础,预测的工作面涌水量呈现随工作面推进先逐步增加后有所减少趋势,最终工作面涌水量基本稳定在 210 m3/h左右.此时,上覆直罗组承压含水层的静储量基本已经疏干,工作面的涌水主要为含水层的侧向补给.预测结果与实际情况相符合.研究成果可为类似条件下的工作面涌水量预测提供参考.

    流固耦合渗透系数涌水量FLAC3D软件地下水模拟系统

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